保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置，主要包括导轨小车、安装平台、试件支架、温度可控过渡单元，其中，安装平台及试件支架外表面覆盖有高吸收率黑膜，减少光线反射。本发明通过导轨小车、安装平台、试件支架、恒温过渡块的独特设计，解决了航天星敏感器在太阳模拟器辐照试验中安装姿态及热学边界的特殊要求问题，能够调整试验件的位置及角度，控制试件安装面的温度，使航天星敏感器太阳模拟器辐照试验能顺利进行。
【专利说明】保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置
【技术领域】
[0001]本发明属于航天器地面太阳模拟器辐照试验【技术领域】，具体来说，本发明涉及一种用于航天星敏感器在地面太阳模拟器辐照试验中对试验件特殊姿态的固定装置。
【背景技术】
[0002]航天星敏感器太阳模拟器辐照试验是在规定的真空、冷黑背景及太阳辐照外热流条件下获得试件温度分布数据以验证星敏感器及其附件或其它结构热设计正确性的环境试验。它是航天星敏感器重要环境模拟试验之一。试验的主要目的之一是验证星敏感器热设计的正确性，获得温度分布数据，用以修正热计算模型，指导热设计。
[0003]在航天星敏感器太阳模拟器辐照试验中，除了要利用太阳模拟器模拟太空环境中太阳辐照外热流，还要模拟星敏感器在航天器上相对太阳光线的姿态，以对星敏试件表面施加正确的热流边界。试件姿态不正确则不能获得正确的温度数据，最终导致热设计出现偏差甚至错误。同样，星敏安装面处的温度边界需模拟星敏安装在航天器上时的热边界。对试件的安装来说，能否同时保证星敏试件正确的安装姿态和安装界面温度是试验能否合格完成的关键技术。为此，提供一种能够自由调整星敏感器试验件安装姿态及自主控制试件安装面温度的支撑装置非常必要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于航天星敏感器在地面太阳模拟器辐照试验中的保证星敏试件特殊姿态及安装面温度边界的试件支撑装置。
[0005]本发明目的是通过如下技术方案实现的:
[0006]保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置，包括六自由度可调的安装平台、可单轴旋转的试件支架及温度可控过渡单元；其中，安装平台主要包括可在环境模拟室内平行固定导轨上滑动的导轨小车车轮及轮轴，可在轮轴上调整位置的不锈钢导轨槽，导轨槽的截面有“T”形沟槽，通过此沟槽用螺栓将小车横梁与导轨槽固定，导轨槽和其上固定连接的小车横梁随着导轨小车沿模拟室固定导轨滚动而沿固定导轨方向以及轮轴方向两个方向上移动；导轨小车横梁上开有数个圆孔用于穿过丝杠并通过螺母固定连接安装平台，再通过两个方头螺栓(方头在“T”形沟槽内)穿过剩余圆孔用螺母固定到导轨槽上，以此通过小车横梁将导轨槽与安装平台固定成一体。安装平台为一块铝合金平板与三根丝杠组成的可通过丝杠高低位置调节平板水平度的装置，其中，平板上均匀分布可安装不同的试件支架的圆形安装孔，平板底部固定有三个位置分布在等边三角形顶点处的半球窝状限位器，球窝下方是丝杠顶端球头，丝杠通过螺母与导轨小车横梁连接固定；三根丝杠同步升降实现安装平台的高度调整，丝杠不同步升降实现安装平台朝各个方向的倾角调节。
[0007]其中，可单轴旋转的试件支架用于通过试件的安装端面接口连接星敏感器和安装平台。试件支架与安装平台通过支架底部的弧形孔用螺栓与安装平台固定，弧形孔可以使试件支架有一定空间围绕垂直于安装平台法向轴线旋转，以此调节星敏感器试件与太阳模拟器辐照光线的夹角。
[0008]其中，温度可控过渡单元是一块贴有加热片的金属板，位置处于试件支架和星敏试验件之间，金属板与试件支架通过螺栓连接，由控制程序通过程控电源调节试验中加热片的加热功率，实现对温度过渡单元(金属板)的温度控制。
[0009]该发明装置加工简单，组装灵活，在开展太阳辐照热平衡试验时，可根据试验件的大小和位置要求调节安装平台的位置、水平度(各方向倾斜角度)以及试验支架的旋转角，最终保证试验件处于太阳光线均匀辐照光斑中并与太阳模拟器光线形成试验要求的特殊夹角。经济成本低，通用型性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置的示意图；
[0011]图2为本发明的支撑装置中可调星敏试件安装支架的结构示意图。
[0012]图3为本发明的支撑装置中的温度可控过渡单元的结构示意图。
[0013]其中，I为环境模拟室内的固定导轨；2为导轨小车轮轴；3为轮轴上可滑动导轨槽；4为丝杠；5为导轨车横梁；6为安装平台；7为试件安装支架；8为弧形槽安装孔；9为过渡块；10为连接过渡块与星敏试件的螺栓；11为聚酰亚胺隔热垫；12为粘贴式加热片。
【具体实施方式】
[0014]以下介绍的是作为本发明所述内容的【具体实施方式】，下面通过【具体实施方式】对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列【具体实施方式】只为示例本发明的不同方面内容，而不应理解为限制本发明范围。
[0015]本发明的保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置如图1、图2所示。本发明的保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置包括六自由度可调的安装平台6、可单轴旋转的试件支架7及温度可控过渡单元9。其中，安装平台6主要包括可在环境模拟室内平行固定导轨I上滑动的导轨小车车轮及轮轴2，可在轮轴2上调整位置的不锈钢导轨槽3，导轨槽3的截面有“T”形沟槽，通过此沟槽用螺栓将小车横梁5与导轨槽3固定，导轨槽3和其上固定连接的小车横梁5随着导轨小车沿环境模拟室固定导轨I滚动，从而实现整个平台可以沿固定导轨I方向以及轮轴方向(与导轨方向垂直)两个方向上移动。导轨小车横梁上开有数个圆孔用于穿过丝杠4利用螺母固定安装平台6，再通过两个方头螺栓(头在“T”形沟槽内)穿过剩余圆孔用螺母固定到导轨槽3上，以此通过小车横梁5将导轨槽3与安装平台6固定成一体。安装平台核心是一块铝合金平板与三根丝杠组成的可通过丝杠高低位置调节平板水平度的装置，其中，平板上均匀分布可安装不同的试件支架的圆形安装孔，平板底部固定有三个位置分布在等边三角形顶点处的半球窝状限位器，球窝下方是丝杠顶端球头，由三根处于正三角形顶点处的丝杠支撑铝合金安装平台6，丝杠通过螺母穿过导轨小车横梁上的圆孔与横梁连接固定。三根丝杠同步升降实现安装平台的高度调整，丝杠不同步升降实现安装平台朝各个方向的倾角调节。
[0016]在【具体实施方式】中,试验支架7是由三块板(两个直角板,一个斜板,直角板一块底板，一块侧板)构成的直角三角形支撑框架，支撑框架的直角底板上设置有四个均布的位于同一圆弧圆周上的底面弧形槽安装孔8，弧形槽安装孔对称设置，安装平台6上设置有可供弧形槽安装孔8滑动的固定螺栓件，使得试验支架7仅绕同一圆弧圆周的圆心轴线单轴转动，以旋转试件支架角度，试验支架7的直角侧板设置有温度可控过渡单元。
[0017]如图3所示，温度可控过渡单元包括实现恒温边界的恒温金属块9，用于将星敏试件、恒温金属块9以及试件支架7连接成一体的钛螺栓10，钛螺栓优选四个，设置在恒温金属块9的四个角上，用于将金属块9与钛螺栓10之间隔热的聚酰亚胺隔热垫11，以及为恒温金属块9提供热源的粘贴式加热片12。试件支架7的直角侧板安装面、钛螺栓、铝合金过渡块及试件支架竖直板之间均用聚酰亚胺垫片进行隔热处理。恒温金属块9朝向试件支架7的一面粘贴加热片12及温度温传感器通过程控电源及控温仪组成控温系统对过渡块温度进行自动控制。
[0018]在具体实施过程中，先将导轨小车安放在太阳模拟器环模设备的容器外导轨对接车上，调整导轨槽在轮轴上的位置并通过其下方螺栓锁紧固定，调整导轨槽横梁沿导轨方向的位置并通过螺栓将横梁与导轨槽固定，通过转动三根丝杠上的螺母分别调整各丝杠的高低位置，保证安装平台到达合适的高度、水平度或倾角。根据试验要求调整试件支架在安装平台上的角度，使用螺栓穿过试件支架底板上弧形槽连接孔将试件支架与安装平台连接。在过渡块朝向试件支架的一面粘贴加热片及控温传感器，再用钛螺栓将星敏试件安装接口法兰与过渡块及试件支架连接。金属之间加装聚酰亚胺隔热垫。将安装好的星敏试件及整套支撑装置通过导轨对接车推入环境模室内。测量试件姿态，必要时调整支撑装置修正试件姿态。根据试验系统要求连接各类线缆，继续后续容器内电装流程。线缆导通绝缘测试等程序完成后，在试验支架、安装平台的表面包覆高吸收率的黑膜，以减少整个支撑装置对太阳模拟器光线的干扰。
[0019]在具体实施过程中，金属块9上开有将之与试件支架连接的安装孔，朝向试件支架及试验件的两个面分别有隔热措施，金属块朝向试件支架一侧的表面粘贴有加热片12和测温传感器，加热片通过程控电源供电加热，控温点、温控仪与程控电源组成过渡块的恒温控制系统。
[0020]尽管上文对本发明的【具体实施方式】给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.保证星敏感器试验件特殊姿态的支撑装置，包括六自由度可调的安装平台、可单轴旋转的试件支架及温度可控过渡单元；其中，安装平台主要包括可在环境模拟室内平行固定导轨上滑动的导轨小车车轮及轮轴，可在轮轴上调整位置的不锈钢导轨槽，导轨槽的截面有“T”形沟槽，通过所述沟槽将小车横梁与导轨槽固定，导轨槽和其上固定连接的小车横梁随着导轨小车沿模拟室固定导轨滚动而沿固定导轨方向以及轮轴方向两个方向上移动；导轨小车横梁上开有数个圆孔用于穿过丝杠并固定连接安装平台，再通过两个方头螺栓(方头在“T”形沟槽内)穿过剩余圆孔固定到导轨槽上，以此通过小车横梁将导轨槽与安装平台固定成一体。
2.如权利要求1所述的支撑装置，其中，安装平台为一块铝合金平板与三根丝杠组成的可通过丝杠高低位置调节平板水平度的装置，平板上均匀分布可安装不同的试件支架的圆形安装孔，平板底部固定有三个位置分布在等边三角形顶点处的半球窝状限位器，球窝下方是丝杠顶端球头，丝杠通过螺母与导轨小车横梁连接固定；三根丝杠同步升降实现安装平台的高度调整，丝杠不同步升降实现安装平台朝各个方向的倾角调节。
3.如权利要求1或2所述的支撑装置，其中，所述固定是通过螺母和/或螺栓来固定。
4.如权利要求1或2所述的支撑装置，其中，可单轴旋转的试件支架用于通过试件的安装端面接口连接星敏感器和安装平台。
5.如权利要求1或2所述的支撑装置，其中试件支架与安装平台通过支架底部的弧形孔用螺栓与安装平台固定，弧形孔使试件支架有一定空间围绕垂直于安装平台法向轴线旋转，以此调节星敏感器试件与太阳模拟器辐照光线的夹角。
6.如权利要求1或2所述的支撑装置，其中，温度可控过渡单元是一块贴有加热片的金属板，位置处于试件支架和星敏试验件之间，金属板与试件支架通过螺栓连接，由控制器通过程控电源调节试验中加热片的加热功率，实现对温度过渡单元的温度控制。
7.如权利要求6所述的支撑装置，其中，温度可控过渡单元包括实现恒温边界的恒温金属块，用于将星敏试件、恒温金属块以及试件支架7连接成一体的钛螺栓，用于将金属块与钛螺栓间隔热的聚酰亚胺隔热垫，以及为恒温金属块提供热源的粘贴式加热片。
【文档编号】G12B5/00GK104192325SQ201410447220
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】吴儒亮, 焦建民, 闫琪, 徐宏贵, 郎冠卿 申请人:北京卫星环境工程研究所